物理人教版（2019）必修第二册7.1行星的运动 课件（共27张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册7.1行星的运动 课件（共27张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 40.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-12 09:40:56 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
宇 宙
宇 宙
7.1行星的运动第7章万有引力与宇宙航行1、了解人类对行星运动规律的认识历程，理解开普勒行星运动定律，知道常量k只与中心天体有关。（物理观念）
2、根据开普勒第二定律证明行星在近日点的速率大于远日点的速率。（科学思维）
3、通过数据分析，有目的地猜想T与a之间的定量关系，通过对数据的多次计算分析得到结论。（科学探究）
4、认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是是科学研究的基本态度和社会责任。（科学态度与责任）
学习目标
预习提问
1、在古代人们通过什么方式认识行星的运动？
2、在古代有哪两种比较典型的学说“模型”？
第谷（1546-1601）
观测大师——第谷
时代天才——开普勒
1.开普勒第一定律
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
开普勒第一定律也常说成轨道定律
结论：
不同行星轨道不同，所有行星的轨道有一个共同的焦点—太阳
【小试牛刀1】（多选）如图所示，对开普勒第一定律的理解。下列说法中正确的是（ ）
A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是不变的
B．太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点
C．一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内
D．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
BC
2.开普勒第二定律
（1）内容：对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
开普勒第二定律也常说成面积定律
探究一：
春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
近日点和远日点这两个位置谁的速率大呢？如何解释呢？
（2）推论：近日点速率最大；远日点速率最小。
【小试牛刀2】2023年4月20日，美国太空探索技术公司（SpaceX）的重型运载火箭“星舰”从得克萨斯州起飞，但在升空3分钟后爆炸，航天器未能成功进入预定轨道。马斯克和星舰团队并没有气馁，而是相互庆贺，展现了团队们的决心与毅力，其中移民火星是他们的雄心计划之一、如图，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．太阳既是火星轨道的焦点，又是地球轨道的焦点
B．地球靠近太阳的过程中，运行速度的大小不变
C．火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D．在相等的时间内，火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等。
A
行星/卫星 半长轴a（106km） 周期T（天）
水星 57 87.97
金星 108 225
地球 149 365
火星 228 687
木星 778 4333
土星 1426 10759
行星/卫星 a T
水星 0.387 0.241
金星 0.723 0.615
地球 1.000 1.000
火星 1.523 1.880
木星 5.201 11.860
土星 9.539 29.460
a-T
a2-T
a3-T2
a3=kT2
所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。
开普勒第三定律也常说成周期定律
3.开普勒第三定律
【小试牛刀3】2022年12月8日发生了火星冲日现象，即太阳、地球、火星处于同一直线，此时是观察火星的最佳时间。已知地球公转轨道半长轴R0，火星和地球的公转周期分别为T和T0，则火星绕太阳公转轨道半长轴为
半长轴a（km） 周期T（天） k（m /s ）
地球 149×106 365 3.36×1018
火星 228×106 687 3.36×1018
月球 384400 27.32 1.03×1013
同步卫星 42400 0.0027 1.03×1013
木卫一 421700 1.77 3.21×1015
木卫二 671034 3.55 3.21×1015
木卫三 1070412 7.15 3.21×1015
结论：
（1）开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。
（2）比值k是与行星无关而只与围绕的中心天体有关的常量。
探究三：开普勒第三定律是否适用于其他环绕系统？
k，你能猜出k可能跟谁有关吗
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
开普勒三定律（近似圆轨道）
(1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 。
(2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小) ，即行星做 运动。
(3)所有行星 的三次方跟它的公转周期T的
二次方的比值 ，
圆心
不变
匀速圆周
轨道半径r
相等
r
【小试牛刀4】假如某未知天体绕太阳做椭圆轨道运动，天体的公转周期为8年，地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为R，则未知天体距太阳的最远距离为（ ）
A. 2R B. 4R C. 7R D. 8R
C
(1)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。( )
(2)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。( )
(3)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。( )
(4)开普勒第三定律中的常量k与行星无关，与中心天体也无关。( )
(5)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。( )
(6)太阳系中所有行星的运动速率是不变的。( )
×
√
√
×
×
×
辨析
高考链接：（2024·黑龙江·校联考一模）如图所示，曲线I是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球椭圆运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，下列说法正确的是（ ）
A．椭圆轨道的半长轴长度大于R
B．卫星在II轨道A点的速率为 vA，卫星在II轨道B的速
率为vB ，则 vA＞ vB
C．卫星在I轨道和II轨道相等的时间内扫过的面积相等
D．若OA=0.5R，则OB=R
B
宇 宙
宇 宙
7.1行星的运动第7章万有引力与宇宙航行1、了解人类对行星运动规律的认识历程，理解开普勒行星运动定律，知道常量k只与中心天体有关。（物理观念）
2、根据开普勒第二定律证明行星在近日点的速率大于远日点的速率。（科学思维）
3、通过数据分析，有目的地猜想T与a之间的定量关系，通过对数据的多次计算分析得到结论。（科学探究）
4、认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是是科学研究的基本态度和社会责任。（科学态度与责任）
学习目标
预习提问
1、在古代人们通过什么方式认识行星的运动？
2、在古代有哪两种比较典型的学说“模型”？
第谷（1546-1601）
观测大师——第谷
时代天才——开普勒
1.开普勒第一定律
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
开普勒第一定律也常说成轨道定律
结论：
不同行星轨道不同，所有行星的轨道有一个共同的焦点—太阳
【小试牛刀1】（多选）如图所示，对开普勒第一定律的理解。下列说法中正确的是（ ）
A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是不变的
B．太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点
C．一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内
D．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
BC
2.开普勒第二定律
（1）内容：对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
开普勒第二定律也常说成面积定律
探究一：
春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
近日点和远日点这两个位置谁的速率大呢？如何解释呢？
（2）推论：近日点速率最大；远日点速率最小。
【小试牛刀2】2023年4月20日，美国太空探索技术公司（SpaceX）的重型运载火箭“星舰”从得克萨斯州起飞，但在升空3分钟后爆炸，航天器未能成功进入预定轨道。马斯克和星舰团队并没有气馁，而是相互庆贺，展现了团队们的决心与毅力，其中移民火星是他们的雄心计划之一、如图，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．太阳既是火星轨道的焦点，又是地球轨道的焦点
B．地球靠近太阳的过程中，运行速度的大小不变
C．火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D．在相等的时间内，火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等。
A
行星/卫星 半长轴a（106km） 周期T（天）
水星 57 87.97
金星 108 225
地球 149 365
火星 228 687
木星 778 4333
土星 1426 10759
行星/卫星 a T
水星 0.387 0.241
金星 0.723 0.615
地球 1.000 1.000
火星 1.523 1.880
木星 5.201 11.860
土星 9.539 29.460
a-T
a2-T
a3-T2
a3=kT2
所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。
开普勒第三定律也常说成周期定律
3.开普勒第三定律
【小试牛刀3】2022年12月8日发生了火星冲日现象，即太阳、地球、火星处于同一直线，此时是观察火星的最佳时间。已知地球公转轨道半长轴R0，火星和地球的公转周期分别为T和T0，则火星绕太阳公转轨道半长轴为
半长轴a（km） 周期T（天） k（m /s ）
地球 149×106 365 3.36×1018
火星 228×106 687 3.36×1018
月球 384400 27.32 1.03×1013
同步卫星 42400 0.0027 1.03×1013
木卫一 421700 1.77 3.21×1015
木卫二 671034 3.55 3.21×1015
木卫三 1070412 7.15 3.21×1015
结论：
（1）开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。
（2）比值k是与行星无关而只与围绕的中心天体有关的常量。
探究三：开普勒第三定律是否适用于其他环绕系统？
k，你能猜出k可能跟谁有关吗
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
开普勒三定律（近似圆轨道）
(1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 。
(2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小) ，即行星做 运动。
(3)所有行星 的三次方跟它的公转周期T的
二次方的比值 ，
圆心
不变
匀速圆周
轨道半径r
相等
r
【小试牛刀4】假如某未知天体绕太阳做椭圆轨道运动，天体的公转周期为8年，地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为R，则未知天体距太阳的最远距离为（ ）
A. 2R B. 4R C. 7R D. 8R
C
(1)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。( )
(2)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。( )
(3)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。( )
(4)开普勒第三定律中的常量k与行星无关，与中心天体也无关。( )
(5)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。( )
(6)太阳系中所有行星的运动速率是不变的。( )
×
√
√
×
×
×
辨析
高考链接：（2024·黑龙江·校联考一模）如图所示，曲线I是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球椭圆运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，下列说法正确的是（ ）
A．椭圆轨道的半长轴长度大于R
B．卫星在II轨道A点的速率为 vA，卫星在II轨道B的速
率为vB ，则 vA＞ vB
C．卫星在I轨道和II轨道相等的时间内扫过的面积相等
D．若OA=0.5R，则OB=R
B